背景介紹

碳去除技術(shù)(Carbondioxideremoval，CDR)是近年來(lái)大家熱議的話題，它是指直接或間接從大氣中捕獲二氧化碳并永久儲(chǔ)存的方法。聯(lián)合國(guó)政府間氣候變化專門委員會(huì)(IPCC)最新的報(bào)告指出，想要完成《巴黎協(xié)定》提出的目標(biāo)，將全球變暖限制在比工業(yè)化前水平高1.5oC范圍內(nèi)，需要政府采取行動(dòng)來(lái)去除地球大氣中現(xiàn)存的超過(guò)3萬(wàn)億噸的二氧化碳，其中約1/3來(lái)自人類化石燃料燃燒的排放。

碳去除技術(shù)的分類

碳去除大致可以被分為兩大途徑：自然去碳和人工去碳。值得一提的是碳去除技術(shù)跟碳捕捉技術(shù)不同，碳捕捉關(guān)注的是從源頭上制止碳進(jìn)入大氣，而碳去除技術(shù)關(guān)注的是去除已經(jīng)存在于大氣中的二氧化碳。

一、自然去碳

自然去碳指的是通過(guò)自然過(guò)程吸收二氧化碳，碳匯包括森林、土壤、農(nóng)作物等。這些自然過(guò)程可以自發(fā)進(jìn)行，也可以通過(guò)人為方式被增強(qiáng)。

1. 森林碳匯

森林碳匯指的是森林植物吸收大氣中的二氧化碳將其固定在植被或土壤中，從而減少大氣二氧化碳。植樹造林、退耕還林、減少濫砍濫伐以及提高森林管理等手段均可以提升森林碳匯的效果。美國(guó)國(guó)家科學(xué)院和Roe的報(bào)告顯示，植樹造林能夠以每噸100美元的成本為美國(guó)貢獻(xiàn)約1.5億噸的碳去除額度，F(xiàn)argione 的調(diào)查則更是把這一額度提升到了2.5億噸。

2. 農(nóng)業(yè)碳匯

在森林碳匯之外，農(nóng)業(yè)碳匯的前景也不容小覷。農(nóng)業(yè)碳匯指的是在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過(guò)程中通過(guò)農(nóng)業(yè)種植、植被恢復(fù)等措施，吸收大氣中的二氧化碳。開展再生農(nóng)業(yè)、使用堆肥和生物炭(biochar)以及輪牧都可以提高農(nóng)業(yè)碳匯的效率。

森林和土壤已經(jīng)儲(chǔ)存了超過(guò)3萬(wàn)億噸的碳。如果能通過(guò)調(diào)控光合作用來(lái)提高天然碳匯過(guò)程，將會(huì)更大的提高匯碳的效率。2019年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的報(bào)告表示，以現(xiàn)在的認(rèn)知和技術(shù)，我們可以通過(guò)自然手段以低于100美元每噸的成本每年從全球大氣中去除將近100億噸的二氧化碳。此碳去除成本是非常劃算的，不過(guò)在執(zhí)行層面能夠達(dá)到的效果會(huì)因?yàn)槿祟惢顒?dòng)、后勤問(wèn)題、組織能力和政治因素而大打折扣。

二、人工去碳

人工去碳指的是基于工程和技術(shù)的去碳方案，其中討論最多、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮膸醉?xiàng)技術(shù)包括生物能源與碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)(Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS)和直接空氣捕獲技術(shù)(Direct air capture, DAC)。

1. 生物能源與碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)

生物能源與碳捕獲和儲(chǔ)存技術(shù)(Bioenergy with Carbon Capture and Storage，BECCS)是碳去除中一項(xiàng)極具發(fā)展?jié)摿Φ娜斯とヌ技夹g(shù)。BECCS主要涉及到燃燒生物廢料(生物廢料主要源于農(nóng)業(yè)，林業(yè)和市政資源)作為能源，并在燃燒過(guò)程中對(duì)釋放的二氧化碳進(jìn)行捕集和封存。因?yàn)樯�物質(zhì)燃燒產(chǎn)生的二氧化碳是植物生長(zhǎng)所儲(chǔ)存的碳被重新釋放，這一步屬于“凈零排放”。利用碳捕獲技術(shù)捕獲釋放出來(lái)的二氧化碳，將其進(jìn)一步壓縮和冷卻處理后被注入地質(zhì)構(gòu)造中永久儲(chǔ)存，這一步屬于“負(fù)排放”。

2. 直接空氣捕獲和海洋去碳技術(shù)

直接空氣捕獲技術(shù)(Direct air capture, DAC) 指直接從大氣中捕獲二氧化碳后進(jìn)行永久封存或利用。把碳儲(chǔ)存在穩(wěn)定的地質(zhì)構(gòu)造中確實(shí)是一種更可靠和永久的手段，但DAC通常需要使用鼓風(fēng)機(jī)以過(guò)濾的方式捕獲碳，這一手段非常耗能且價(jià)格昂貴。

3. 海洋去碳技術(shù)

亟待被開發(fā)的還有海洋去碳技術(shù)。在海洋中進(jìn)行鐵施肥可以提高浮游植物的增長(zhǎng)速率，從而提高大氣二氧化碳的吸收速率。大面積的海帶種植以及污水堿化工程也可以提高海洋去碳能力。但是這些碳去除技術(shù)對(duì)于海洋生態(tài)系統(tǒng)的影響較為復(fù)雜，因此2021年美國(guó)國(guó)家科學(xué)院的報(bào)告提出希望能開展更多的研究明晰海洋碳去除技術(shù)的發(fā)展前景。

三、碳去除技術(shù)的發(fā)展前景

短期來(lái)說(shuō)，碳去除技術(shù)能夠減少人類溫室氣體的凈排放;

中期尺度上，碳去除可以抵消某些工、農(nóng)業(yè)活動(dòng)、交通運(yùn)輸產(chǎn)生的排放從而幫助我們實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo);

長(zhǎng)期尺度上，它可以降低大氣中的碳含量，從而逐漸降低全球氣溫。

四、CO2浴缸比喻

大氣碳儲(chǔ)量就像一個(gè)大的浴缸一樣，一邊人類不斷的在燃燒化石能源給“浴缸”灌水，另一邊碳去除計(jì)劃竭盡全力為浴缸“放水”，要想阻止浴缸漫溢，進(jìn)出兩端都要加強(qiáng)力度管控或推進(jìn)。